新型冠狀病毒肺炎三維識別與診斷系統

     

       本文轉自 科way 公眾號

       

       收到昕健醫療發來的病例數據動態分析結果,武漢、浙江、貴州等多地臨床的醫生都很驚訝,他們沒想到AI+3D打印技術對新冠肺炎診療還有這樣的價值。


三維AI識別與診斷可以快速定位病灶位置,計算病灶體積、肺內占比,量化組織間的三維關系,并通過3D打印形象展示病變形態,協助臨床醫生快速對比確型、規劃診療方案。


昕健醫療創始人表示,這些精確的三維量化數據是傳統二維AI診療無法實現的。




△雙肺三維重建視圖


盡管AI診療才剛剛進入人們的視野,但從3D視角出發的昕健醫療已經將其稱之為傳統做法了。疫情爆發后,昕健原本擅長的骨科領域業務受創。


出于企業自救的本能反應,也出于醫療企業共克時艱的強烈責任感,昕健決定將業務領域從骨科拓展到肺部診斷,立足3D打印技術開發針對新冠疫情的三維AI診斷系統,打破了二維AI診療的“傳統”,也突破了3D打印和昕健自身的業務“傳統”。


據了解,目前昕健正全力和武漢中心醫院呼吸與危重癥醫學科胡軼主任合作,為抗擊新冠肺炎提供臨床危重癥AI預測模型。


01
常態業務受創
自救中危、機并存


昕健醫療是一家提供醫學精準化3D打印整體解決方案的高新技術企業,其自主研發并擁有獨立知識產權的醫學3D打印軟件、醫學3D打印機、個性化3D打印產品及服務,覆蓋了除材料以外整個3D打印產業上中下游的產業鏈。


疫情爆發之前,昕健的業務板塊集中在骨科領域。經過多年的積累和探索,無論權威認證,還是銷售訂單等各個方面來看,公司整體運行都處于“特別好”的上升狀態,其分布各地的經銷商也摩拳擦掌,準備進一步擴大市場。




△ 應用于骨科的3D打印模型


“突然爆發的疫情打亂了公司原有的研發和銷售計劃,營業額損失可能占原計劃三分之一以上。”

“年前收到的很多訂單都處于懸置狀態,重大項目往后推遲了,市場也都以新冠肺炎需求為主。對我們公司打擊挺重的。”

疫情爆發后,從科研到一線應用市場,整個骨科都處于“半癱瘓”狀態。

原本的專一和專注造成了業務范圍局限,復工成本和后續的融資也受到前所未有的挑戰。生存壓力下,該如何自救?


昕健決定,“看看能為疫情做點什么”。然而突破“舒適區”并非易事,雖然公司在骨科領域的實力已經得到業界認可,軟件系統建模范圍也可擴張到全身的所有軟硬組織,但除了骨科,此前其他方面都只有零星的淺嘗。對于肺部診療,也完全是“門外漢”。“從來沒有做過,也不知道會有怎樣的結果。”


02
從骨科到肺部診療
日夜兼程的跨界修行


從骨科到肺部診療,針對區域有所不同,但背后的三維AI重建技術一脈相承。


“2月4號我們做出決定,研發新冠病毒三維識別與診斷系統。公司核心團隊全力投入這個新領域,2月5號拿到第一個病例數據,當天就出了第一份報告。”


“隨后昕健連線武漢市中心醫院、上海市第六人民醫院、貴州省骨科醫院等醫生,在臨床需求與指導下,日夜兼程不斷優化,約十余天后,呈現的結果已經讓臨床醫生感到“驚訝”。”




△ 病灶細節分葉展示


“基于深度學習數據庫建立的分割模型和診斷模型,不但能夠觀察到整肺的變化,同時可以精準識別肺葉、肺段的局部特征,在肺炎早期就能捕捉到相關特異性征象,為醫生提供全方位的病灶信息,輔助完成精確診斷。”


昕健研發團隊表示,短時間內能夠在這一全新領域有所突破,很大程度上得益于公司在骨科領域積累的三維AI重建技術和一線醫生的需求指導。而公司全員也都為此付出了巨大的努力。


“一線醫生每天滿負荷工作,只有非常短暫的工作空余時間可以和我們溝通,可能是早上三四點,也可能是晚上十二點,所以我們基本上也是24小時待命。”


受一線醫護人員的影響,公司全員都深刻感受到“時間和效率就是生命”,因此確認需求后,不分工作日和周末,也不分早九晚五,第一時間展開攻關。


公司管理人員翻出手機里的微信記錄,在接受采訪的前一天晚上,凌晨1點左右團隊處理完最新的病例數據,管理層通過網絡連線敲定最后呈現結果,凌晨兩點四十分將報告發給臨床醫生,第二天早上六點多,又繼續進一步事務的溝通。“這是我們近期的日常狀態。”


截至目前,昕健研發團隊已對數十例病例進行了跟蹤研究,獲得了可喜的階段性成果,但尚未正式公開,現在正與武漢中心醫院進一步溝通,“看臨床建議需要多少病例數據來完善我們的模型,以便實現更精確的診斷。”


03
突破傳統二維
使命感推動我們去做更多


“基于深度學習數據庫中已做分析的大量臨床醫療影像數據,進行定量分析和數據挖掘,建立分割模型和診斷模型。然后反復設計、訓練、驗證,在此過程中不斷優化算法,最后研發出來的深度學習模型,可將肺部包括肺葉、肺段的解剖結構精確分割出來。”




昕健透露,目前系統可以實現CT數據三維自動建模分割,并精確識別CT影像數據中的支氣管、血管、肺實質和病變區域。整體自動生成詳細報告時間不超過3分鐘,數據信息量也遠遠大于傳統二維AI診斷。


早期診斷中自動預警,輔助篩查;治療過程中,自動生成定量分析報告,提示預后效果,彌補當前醫生主觀判斷的不足。生成的三維模型也可直接用于3D打印,有利于醫生根據形象直觀的模型進行三維手術規劃,“是傳統二維AI輔助診斷系統無法做到的”。


“疫情把我們逼得很緊,也給我們一個機會。但整個過程中機遇可能大于挑戰,一線專家的認可也讓我們深受鼓舞。”


據了解,除了助力此次抗擊疫情,相關研究建立的肺炎大數據庫,也可為進一步研究新冠肺炎特征、未來其他流行性肺炎的篩選和識別建立技術平臺和儲備。


“一旦未來出現新型未知肺炎疾病,可通過直接使用樣本庫與數據庫實現快速比對分析與病情診斷,從而為后續結合人工智能開發對應的診斷模型降低時間成本。”




△ 昕健為醫護人員采集面部三維數據,定制口罩


“在整個過程中,所遇到的每件事、接觸到的每個企業、醫院各個科室的醫生,包括相關政策、各個聯盟協會,很多細節都讓我們感動。”


回顧投入抗擊疫情的一個多月,昕健副總經理王琦也頗為感慨,來自各個領域的人都在行動,有一種自發形成的共克時艱的力量,“讓人覺得經濟狀況是冷的,但每個人的心都很熱,好像有一種共同的使命感,推動你去做更多的事情。”


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